[发明专利]三维锗及锗硅垂直沟道晶体管的制备方法

权利要求书

1.三维锗及锗硅垂直沟道晶体管的制备方法，其特征在于，所述的锗及锗硅垂直沟道晶体管基于积累模式工作，其结构包括三部分：垂直沟道、环绕型栅极和源漏，其中，垂直沟道采用垂直环形纳米薄膜，所述垂直环形纳米薄膜选自锗或锗硅，栅极环绕在垂直沟道四周，栅极层上下的隔离氧化物位置定义晶体管的源漏结构；制备过程如下：

1)在衬底上按顺序沉积：第一隔离氧化层、栅极金属层和第二隔离氧化层；

2)利用电感耦合等离子体刻蚀技术按顺序刻蚀第二隔离氧化层、栅极金属层和第一隔离氧化层直至露出衬底的锗材料，以形成预定尺寸的纳米孔洞；

3)利用原子层沉积技术沉积栅极氧化层；

4)利用电感耦合等离子体刻蚀技术刻蚀栅极氧化层，利用各向异性刻蚀去除平面上的栅极氧化层而保留孔洞侧壁上的栅极氧化层；

5)利用薄膜外延技术外延多晶锗或硅锗，并进行退火；

6)利用电感耦合等离子体刻蚀技术刻蚀外延薄膜层，去除孔洞外部平面上的外延薄膜；

7)利用化学气相沉积隔离氧化层填满孔洞；

8)利用电感耦合等离子体刻蚀技术逐层刻蚀露出漏端、栅极和源端，并沉积金属引出各层电极，包括：源端电极、栅电极、漏端电极。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤1)中，所述衬底选自体锗和绝缘层上锗衬底中的一种，所述的第一隔离氧化层和第二隔离氧化层材料相同，选自氧化硅、氧化铝、氧化铪中的一种，沉积厚度均为20nm；

步骤1)中，所述的栅极金属材料选自钛、氮化钛、氮化钽、钨、铂或钯中的一种，沉积厚度为50nm；

步骤2)中，所述的纳米孔洞为圆形，直径100～200nm；

步骤3)中，所述的栅极氧化层材料选自氧化铪、氧化铝、氧化钽、氧化镍、氧化锌、氧化镧、氧化锗中的一种或多种；

步骤5)中，所述的外延锗或硅锗层的沉积厚度为10nm；

步骤7)中，所述的隔离氧化层材料同步骤1)中的隔离氧化层；

步骤8)中，所述的刻蚀采用感应耦合等离子体刻蚀技术或湿法刻蚀技术，所述的电极材料选自镍、金、铜或铝中的一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，栅极金属选用钛、氮化钛、氮化钽、钨、铂或钯中的一种，步骤3)中，栅极氧化层选用过渡金属氧化物，可制作三维锗或锗硅垂直沟道阻变晶体管。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在制作垂直沟道阻变晶体管的前提下，在步骤1)中，反复多次生长隔离氧化层和栅极金属，并于8)步骤中，逐层刻蚀露出各层栅极金属、顶层漏端和底层源端，外延填充隔离氧化物，再进行孔洞刻蚀引出电极，可制作三维阻变晶体管NAND型阵列。